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8.º ano · Ciências Físico-Químicas
Espelhos, lentes e o olho humano · Refração e lentes

Lentes convergentes e divergentes

A Leonor encontrou, na caixa de ótica do laboratório, duas lentes sem etiqueta. Como saber, sem as experimentar, qual serve de lupa e qual faz o objeto parecer mais pequeno? A forma de cada lente dá a resposta.

Dois tipos de lente

Uma lente é um corpo transparente, geralmente de vidro ou de plástico, com pelo menos uma face curva. A luz sofre refração ao entrar e ao sair da lente, o que desvia os raios.

Há dois tipos, que se distinguem pela forma:

  • lente convergente: é mais espessa no centro do que nos bordos; faz convergir um feixe de raios paralelos num ponto;

  • lente divergente: é mais espessa nos bordos do que no centro; faz divergir um feixe de raios paralelos.

Feixe de raios paralelos a convergir numa lente convergente e a divergir numa lente divergente Lente convergenteLente divergente FF (foco virtual)

Repara que a lente convergente reúne os raios num ponto, o foco F. Na divergente, os raios afastam-se como se viessem de um ponto do mesmo lado da luz incidente.

Pratica★★☆Por começar
Na caixa de ótica do laboratório há duas lentes delgadas sem etiqueta. Apalpando-as, a Leonor verificou que uma é mais espessa no centro do que nos bordos e a outra é…

Na caixa de ótica do laboratório há duas lentes delgadas sem etiqueta. Apalpando-as, a Leonor verificou que uma é mais espessa no centro do que nos bordos e a outra é mais espessa nos bordos do que no centro.

  1. a) Indica qual delas é uma lente convergente e qual é uma lente divergente, justificando com a forma de cada uma.
  2. b) Descreve um procedimento experimental, usando a luz do Sol e uma folha de papel, que permita confirmar qual das lentes é convergente.
  3. c) Qual das duas lentes usarias como lupa para observar os pormenores de um selo? Justifica.
Resolver

Eixo, centro ótico e foco

Para descrever uma lente usamos três elementos:

  • eixo principal: reta perpendicular à lente que passa pelo seu centro;

  • centro ótico (O): ponto da lente por onde um raio passa sem se desviar;

  • foco (F): ponto do eixo onde convergem (ou de onde parecem divergir) os raios paralelos ao eixo. Há um foco de cada lado da lente, à mesma distância do centro ótico, a distância focal f. Marca-se também 2F, à distância 2f.

Podes confirmar o foco de uma lente convergente com a luz do Sol: os raios solares chegam praticamente paralelos. Se colocares uma folha de papel atrás da lente e a afastares ou aproximares até obteres uma mancha muito pequena e brilhante, essa mancha está no foco. A distância da lente ao papel é a distância focal.

Os três raios principais

Para saber onde se forma a imagem de um objeto, traçam-se dois ou três raios que saem de um ponto do objeto, cujo trajeto é conhecido.

Lente convergente

  1. O raio paralelo ao eixo sai da lente a passar pelo foco F do outro lado.

  2. O raio que passa pelo centro ótico não sofre desvio.

  3. O raio que passa pelo foco do lado do objeto sai da lente paralelo ao eixo.

Lente divergente

  1. O raio paralelo ao eixo sai a divergir, como se viesse do foco do mesmo lado do objeto (o seu prolongamento passa por esse foco).

  2. O raio que passa pelo centro ótico não sofre desvio.

  3. O raio dirigido ao foco do outro lado da lente sai paralelo ao eixo.

Três raios principais que saem do topo de uma vela e atravessam uma lente convergente, formando uma imagem invertida 2FFF2F lenteobjetoimagem
Pratica★★☆Por começar
No banco de ótica, a turma da Marta montou uma vela acesa, uma lente convergente e um ecrã. A vela foi colocada para lá de $2\mathrm{F}$, como mostra a figura, em que…

No banco de ótica, a turma da Marta montou uma vela acesa, uma lente convergente e um ecrã. A vela foi colocada para lá de $2\mathrm{F}$, como mostra a figura, em que dois raios principais saem do extremo da vela e chegam à lente.

lente convergente F F 2F 2F objeto ? imagem: ?
  1. a) Descreve o comportamento dos três raios principais de uma lente convergente: o raio paralelo ao eixo, o raio que passa pelo centro ótico e o raio que passa pelo foco.
  2. b) Continua, no teu caderno, o traçado dos dois raios da figura depois de atravessarem a lente e determina onde se forma a imagem: entre $\mathrm{F}$ e $2\mathrm{F}$, em $2\mathrm{F}$ ou para lá de $2\mathrm{F}$.
  3. c) Caracteriza a imagem formada: é real ou virtual? Direita ou invertida? Ampliada ou diminuída?
  4. d) Onde deves colocar o ecrã para nela observares uma imagem nítida da vela? Justifica.
  5. e) Que aparelho do quotidiano funciona nestas condições, com o objeto afastado da lente?
Resolver

Imagens e aplicações

Uma imagem é real quando os próprios raios se cruzam e, por isso, pode ser projetada num ecrã. É virtual quando só os prolongamentos dos raios se cruzam: vê-se, mas não se projeta.

Lente convergente. A imagem depende da posição do objeto:

Posição do objeto Imagem
Para lá de 2F real, invertida, diminuída (entre F e 2F)
Em 2F real, invertida, do mesmo tamanho (em 2F)
Entre F e 2F real, invertida, ampliada (para lá de 2F)
Entre F e a lente virtual, direita, ampliada

O último caso é o da lupa: o objeto fica entre a lente e o foco e vemos uma imagem ampliada e direita. É por isso que uma lupa permite ver os pormenores de um selo.

Lente divergente. Qualquer que seja a posição do objeto, a imagem é virtual, direita e diminuída, e fica do mesmo lado do objeto. Os raios que saem da lente nunca se cruzam, só os seus prolongamentos; por isso nenhuma imagem se pode projetar num ecrã.

Pratica★★☆Por começar
O Salvador repetiu a atividade do banco de ótica, mas desta vez com uma lente divergente. a) Descreve o comportamento dos três raios principais numa lente divergente: o…

O Salvador repetiu a atividade do banco de ótica, mas desta vez com uma lente divergente.

  1. a) Descreve o comportamento dos três raios principais numa lente divergente: o raio paralelo ao eixo, o raio que passa pelo centro ótico e o raio dirigido ao foco do outro lado da lente.
  2. b) Justifica, com base nesses raios, por que razão uma lente divergente forma sempre imagens virtuais, direitas e diminuídas, qualquer que seja a posição do objeto.
  3. c) Explica por que razão é impossível projetar num ecrã a imagem dada por uma lente divergente.
  4. d) Para usar uma lupa (lente convergente) e ver o objeto ampliado, onde deve ficar o objeto em relação ao foco da lente: entre o foco e a lente, no foco ou para lá do foco? Justifica.
Resolver

Em resumo

De volta ao início: a lente da Leonor que é mais espessa no centro é a convergente e serve de lupa; a outra é divergente.

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